基本介紹
- 中文名：人工快速滲濾系統
- 外文名：CRI
- 原理：過濾截留、吸附、生物降解
- 優點：處理設施的投資和運轉費用較低等
- 缺點：與常見城市污水處理相比占地較大
- 流程：預沉池、人工快速滲濾池、清水池
- 影響因素：滲濾介質、水力負荷等
工藝原理,工藝流程,影響因素,滲濾介質,水力負荷,水力負荷周期及濕乾比,特徵,適用範圍,
工藝原理
人工快速滲濾池污染物去除機理模式在人工快速滲濾池中填一定量粒徑較小的濾料，在正常運行過程中，濾料表面生長著生物膜。當污水流經時，因濾料呈壓實狀態，利用濾料粒徑較小的特點、濾料中黏土礦物和有機質的吸附作用及生物膜的生物絮凝作用，過濾截留和吸附污水中的懸浮性物質和溶解性物質，且保證脫落的生物膜不會大量隨水漂出，從而保證系統出水水質，此過程為過濾截留和吸附作用；同時，因濾料表面（特別是人工快速滲濾系統上部濾料表面）生長著豐富的生物膜，當污水流經時，利用濾料的高比表面積帶來的高濃度生物膜的降解能力對污水進行快速淨化，此過程為生物降解作用。當運行一定時間後，由於系統中有機物的積累和生物膜的快速生長，系統的滲透速率會有所下降，需進行復氧，以分解積累的有機物質，恢復介質的吸附性能，以及更新生物膜，此過程一般為落乾恢復。
由此可見，CRI系統對有機污染物的去除主要由過濾截留、吸附和生物降解作用共同完成。過濾截留和吸附作用在CRI系統中主要起調節機制，主要發生在淹水期；而有機污染物的真正去除主要靠生物降解，主要發生在落乾期。生物降解包括好氧生物降解和厭氧生物降解，其中發生在好氧一厭氧交替帶的好氧生物降解是CRI系統去除有機污染物的主要機制。
就氮的去除而言，在人工快速滲濾系統落乾期好氧帶產生銨化和硝化作用，厭氧帶產生反硝化作用，氮通過上述轉化過程而被去除；懸浮固體經過過濾去除；重金屬經吸附和沉澱去除；磷經吸附和與人工快速滲濾池內的特殊填料形成羥基磷酸鈣等沉澱而去除；病原體經過濾、吸附、乾燥、輻射和吞噬而去除，其淨化降解模式如圖所示。
工藝流程
預沉池的功能主要是降低污水中的懸浮物(ss)，以提高人工快速滲濾池的滲濾速度，防止堵塞；隨後污水經布水系統均勻分配到人工快速滲濾池表面，污水通過人工快速滲濾系統過程中產生綜合反應(包括物理、化學和生物反應)，使污染物得以去除，其中主要是生物化學反應，使有機污染物通過生物降解而去除；通過集水系統收集淨化後的出水，進入清水池儲存供回用或排放。
人工快速滲濾系統處理工藝
人工快速滲濾系統處理工藝影響因素
滲濾介質
污水土地處理系統一般採用天然土層作為滲透介質，但由於天然土層本身的局限性以及場地條件的限制等因素，採用人工回填介質代替天然土層的研究和套用發展很快，如構造濕地、地埋式砂濾等。據文獻報導，用做土地處理系統的回填介質一般可採用天然砂、人工砂、爐渣和粉煤灰等。
CRI系統也是採用人工回填介質，既要求有較好的滲透性能，滿足較高的水力負荷要求，又要求有一定的黏土和礦物質來淨化水質。天然河砂由於易於獲取、價格低廉、滲濾性能好等優點，成為CRI系統中最常用的滲濾介質。
水力負荷
水力負荷即土地處理系統對污水的處理量，一般用單位土地面積上單位時間內施加污水的深度表示。合理的水力負荷值應滿足以下條件：①保證良好的出水水質；②系統能夠穩定運行，不能因為污染物超負荷而被堵塞。在保證出水水質前提下，追求較高的水力負荷，是CRI系統的主要目標。在CRI系統工程設計中，水力負荷的典型值是：對於河流污水採用1.5 m/d，對於生活污水採用1.0 m/d。CRI系統的水力負荷值比RI的水力負荷上限高出3~5倍。因此，在設計水力負荷時，需要將系統的滲透能力、系統對污染物的處理能力和進水的污染物濃度綜合考慮。
水力負荷周期及濕乾比
水力負荷周期是指系統一次淹水和一次落乾構成的循環。一般把濕、乾延續的時間之比稱為濕乾比。一旦確定了配水時間和濕乾比，也就確定了水力負荷周期。適宜的配水周期與濕乾比的確定，是人工快速滲濾系統運行的技術關鍵，決定或影響著人工快速滲濾系統的水力負荷和處理效果。
對於CRI系統的水力負荷周期設計，研究比其他幾個因素要充分得多。人工快速滲濾系統工程大多採用短水力負荷周期的方式布水，典型的方式是每天投配4次，每隔6h投配一次的方式。這與RI系統所採用的水力負荷周期有很大的差別。大量研究表明：對於生活污水，採用每天投配4次，每隔6h投配一次的方式較為合適。
特徵
人工快速滲濾系統是一種全新的生物處理方法，通過滲濾介質及介質上生長的微生物對水中有機物質的過濾截留、吸附與分解作用，實現對廢水的淨化過程。由於人工快速滲濾池獨特的結構及進水方式，使得滲濾介質表面的微生物菌相十分豐富，通過進水周期的變化，滲濾介質表面具有好氧、兼氧、厭氧的作用，從而進一步提高污水的處理效果，其中好氧生物降解是人工快速滲濾系統去除有機污染物的主要機制。整個處理過程不需投加藥劑，也不需傳統好氧處理方法中採用的機械曝氣等高能耗設備，故大大降低了處理設施的投資和運轉費用。
因此，一般來說，人工快速滲濾系統具有以下特徵：
（1）滲濾介質一般選擇既具有一定的滲透性能，又具有一定的陽離子交換性能的介質，主要是天然砂，其砂徑比傳統的生物濾池要小，通常是0.2—2 mm之間，濾層厚度一般為1—2m。滲濾介質一般為河沙、礫石、卵石和大理石等，滲濾介質容易獲取，且價格便宜。
（3）人工快速滲濾系統主體結構可以建於地上也可埋於地下，選址機動靈活，不受場地條件限制，不會因為滲漏而造成對地下水的污染。
（4）採用人工介質回填。系統水力負荷高（一般大於1 m/d），與傳統土地處理工藝相比占地面積小，但是與常見城市污水處理工藝（活性污泥法和生物膜法）相比占地較大。
（5）運行管理方便，基本不需要人操作，若水力負荷較大，為避免堵塞現象，則需定期翻動表層填料。
但是人工快速滲濾系統也不是沒有問題的，其主要缺點在於：
雖然人工快速滲濾系統採用人工介質回填，水力負荷高，和傳統土地處理法相比占地面積有所減少，但是與常見城市污水處理工藝（活性污泥法和生物膜法）相比占地較大。這一缺點導致了人工快速滲濾系統在土地供應緊張的城市裡很難推廣套用。但是因為人工快速滲濾系統單位污水處理量的占地面積與規模基本無關，因此在農村地區利用住戶房前屋後未充分利用的零散土地建立規模較小的人工快速滲濾系統是可行的。以綜合利用一些農村地區住戶房前屋後未充分利用的零散土地為代價，換來的是低投資、低運行成本、低能耗、運營管理方便。
因此在農村地區推廣套用人工快速滲濾系統，可謂取長補短，因地制宜，採用人工快速滲濾系統處理農村生活污水是可行的。
適用範圍
人工快速滲濾系統主要對城市污水集中和分散處理、中水回用、受污染水體修復以及輕微污染原水的資源化處理，適用於處理冰凍期較短的地區和土地較為寬裕的中小城鎮的生活污水，不適合處理某些特殊的工業廢水，隨著工藝技術的逐漸成熟，CRI污水處理工藝可在土地條件較寬鬆的地區取代傳統生化處理工藝，成為理想的生活污水處理技術。
